非接触式Mifarel卡预付费智能水表设计
迈肯思科技
发布时间:2019-11-29
  引 言
   
随着社会经济的发展和科技的不断进步,人们生活条件逐步提高,对住宅智能化的要求也越来越多。一户一表的推行,复费率阶梯水价的实施以及供水管理部门提高计量收费管理的需要,都要求对传统的机械式水表进行变革。为适应国家用水制度的改革,本设计在原有智能水表的基础上,增加了阶梯计费复费率核算功能,该智能水表能根据用水参数和当月内的用水量实时地核算出水表内的剩余金额,方便水表用户和供水部门的管理。本文设计的Mifarel(简称M1)卡预付费智能水表可有效地解决上述问题,实现了“先购水后用水”的预付费消费,对节省国家资金和减少水资源浪费都有积极意义。

1 水表组成及工作原理
    基于MSP430F413的M1卡智能水表系统组成原理如图1所示。

    M1卡智能水表的工作原理是,在普通转盘计数的水表中加装干簧管和永磁铁,双干簧管固定安装在计数转盘上方附近,永磁铁安装在计数盘(本系统O.01 m3)位上,计数盘每转一圈,永磁铁经过双干簧管各一次,在信号端产生两个计量脉冲。当接收到有效计量脉冲时,单片机由休眠模式转为工作模式,由微处理器执行相应的计费程序。水表内预先存储阶梯水价及相关用水参数,这是由“设置卡”完成的,智能水表能根据当月用水量实时地核算出水表内的剩余金额。当用户用水剩余量小于预设的报警量时(报警量由水表管理部门设定),水表自动报警,并提醒用户尽快购水。当将已充值的M1卡贴近感应区对水表内进行充值时,水表内单片机首先识别M1卡密码并确认卡表匹配无误后,读入所购水金额并与水表内剩余金额累加,水表根据售水部门的阶梯水价,实时计费、定期结算。结算后当前用水量归零,总用水量实时累计,并写入M1卡水表内存储器,充值完成后水表的工作状态和充值金额显示在液晶显示器上。当遇到人为拆卸水表或剩余水量低于透支量时,水表自动关阀,同时将数据保存在内部FIash中。

2 硬件设计
    M1卡智能水表的硬件主要包括微处理器、脉冲采集电路、FMl702基站芯片电路及M1卡感应天线、液晶显示电路、阀门控制电路、水表检测、电源检测及声音报警电路等。
2.1 微处理器
    本设计微处理器选用TI公司的MSP430F413单片机,该单片机是一种超低功耗Flash型16位RISC指令集单片机,具有丰富的片内外围,工作电压为1.8~3.6 V,内置LCD驱动器24×4段,可以缩小体积、降低成本,特别适合应用在各种要求低功耗的场所。

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